保持转矩
保持转矩是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进电机重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,保持转矩就成为了衡量步进电机重要的参数之一。比如,当人们说2Nm的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2Nm的步进电机。
4.钳制转矩
钳制转矩是指步进电机没有通电的情况下,定子锁住转子的力矩。由于反应式步进电机的转子不是永磁材料,它没有钳制转矩。
2.1.3 步进电机主要特点
1)一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。
2)步进电机外表允许的高温度取决于不同电机磁性材料的退磁点,步进电机温度过高时会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,电机外表允许的高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。
4)步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。
步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应有加速过程,即启动频率较低,按一定加速度升到所希望的高频[4]。
2.1.4 反应式步进电机原理
2.1.4.1 结构
电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0步进电机的西门子PLC控制(1)、1/3步进电机的西门子PLC控制(1)、2/3步进电机的西门子PLC控制(1)(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以步进电机的西门子PLC控制(1)表示),即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3步进电机的西门子PLC控制(1),C与齿3向右错开2/3步进电机的西门子PLC控制(1),A'与齿5相对齐,
电机的位置和速度由导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A这种导电状态,本设计采用三相六拍。这样将原来每步1/3步进电机的西门子PLC控制(1)改变为1/6步进电机的西门子PLC控制(1)。甚至于通过二相电流不同的组合,使其1/3步进电机的西门子PLC控制(1)变为1/12步进电机的西门子PLC控制(1),1/24步进电机的西门子PLC控制(1),这就是电机细分驱动的基本理论依据[5]。
不难推出:电机定子上有m相励磁绕阻,其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机,出于成本等多方面考虑,市场上一般以二、三、四、五相为多。
2.1.5 步进电机在工业控制领域的主要应用
步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种家电产品中,例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、机械手臂和录像机等。步进电机也广泛应用于各种工业自动化系统中。由于通过控制脉冲个数可以很方便的控制步进电机转过的角位移,且步进电机的误差不积累,可以达到准确定位的目的。还可以通过控制频率很方便的改变步进电机的转速和加速度,达到任意调速的目的,步进电机可以广泛的应用于各种开环控制系统中[6]。